RU2793664C1 - Деформируемый сплав на основе алюминия - Google Patents
Деформируемый сплав на основе алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2793664C1 RU2793664C1 RU2022121408A RU2022121408A RU2793664C1 RU 2793664 C1 RU2793664 C1 RU 2793664C1 RU 2022121408 A RU2022121408 A RU 2022121408A RU 2022121408 A RU2022121408 A RU 2022121408A RU 2793664 C1 RU2793664 C1 RU 2793664C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zirconium
- scandium
- hafnium
- aluminum
- alloy
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 32
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 13
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 9
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 8
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 6
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- ZGUQGPFMMTZGBQ-UHFFFAOYSA-N [Al].[Al].[Zr] Chemical compound [Al].[Al].[Zr] ZGUQGPFMMTZGBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- RVYOQIHOUTVEKU-UHFFFAOYSA-N aluminum hafnium Chemical compound [Al].[Hf] RVYOQIHOUTVEKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CYUOWZRAOZFACA-UHFFFAOYSA-N aluminum iron Chemical compound [Al].[Fe] CYUOWZRAOZFACA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LUKDNTKUBVKBMZ-UHFFFAOYSA-N aluminum scandium Chemical compound [Al].[Sc] LUKDNTKUBVKBMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов, преимущественно в виде прессованных прутков, в качестве конструкционного материала для токопроводящих и теплопроводящих элементов конструкции, а также в качестве заготовки для получения электропроводов, сварочной проволоки и проволоки для аддитивного производства в авиакосмической технике, судостроении, криогенном машиностроении и других отраслях промышленности. Деформируемый сплав на основе алюминия содержит, мас. %: скандий 0,15-0,28, цирконий 0,05-0,13, железо 0,07-0,12, гафний 0,02-0,05, неизбежные примеси, в том числе магний не более 0,02, марганец не более 0,02, кремний не более 0,05, медь не более 0,02, цинк не более 0,04, титан не более 0,02, хром не более 0,02 при их суммарном содержании не более 0,15, алюминий - остальное, при соблюдении соотношения между содержанием скандия и суммарным содержанием циркония и гафния от 1,5 до 2,5. Техническим результатом является повышение прочности материала. 2 табл., 1 пр.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов, преимущественно в виде прессованных прутков, в качестве конструкционного материала для токопроводящих и теплопроводящих элементов конструкции, а также в качестве заготовки для получения электропроводов, сварочной проволоки и проволоки для аддитивного производства в авиакосмической технике, судостроении, криогенном машиностроении и других отраслях промышленности.
Известен деформируемый сплав на основе алюминия, применяемый в качестве электро- и теплопроводного конструкционного материала, содержащий не менее 99,5 мас. % алюминия и примеси в количестве не более, мас. %: железо 0,3, кремний 0,3, медь 0,05, цинк 0,1, титан 0,15, марганец 0,025, магний 0,05, примеси в сумме 0,7 (см. Алюминиевые сплавы. Применение алюминиевых сплавов. Справочное руководство. М.: Металлургия. 1972. С. 238), данный сплав имеет низкие прочностные свойства.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является деформируемый сплав на основе алюминия, применяемый в качестве электро- и теплопроводного конструкционного материала патент RU №2621086, со следующим химическим составом, мас. %:
| скандий | 0,15-0,28 |
| цирконий | 0,05-0,15 |
| железо | 0,01-0,06 |
неизбежные примеси, в том числе:
| магний | не более 0,05 |
| марганец | не более 0,02 |
| кремний | не более 0,05 |
| медь | не более 0,05 |
| цинк | не более 0,05 |
| титан | не более 0,05 |
| хром | не более 0,02 |
| при их суммарном содержании | не более 0,15 |
| алюминий | остальное, |
при соблюдении соотношения между содержанием циркония и скандия от 0,25 до 0,75.
Однако известный сплав имеет недостаточно высокий предел прочности, что утяжеляет токо- и теплопроводящие элементы конструкции и снижает тем самым характеристики весовой отдачи конструкции в целом.
Предлагается деформируемый сплав на основе алюминия, содержащий скандий, цирконий, железо и неизбежные примеси, основными из которых являются магний, марганец, кремний, медь, цинк, титан и хром, который дополнительно содержит гафний и неизбежные примеси прочих элементов, при следующем соотношении компонентов, мас, %:
| скандий | 0,15-0,28 |
| цирконий | 0,05-0,13 |
| железо | 0,07-0,12 |
| гафний | 0,02-0,05 |
неизбежные примеси, в том числе:
| магний | не более 0,02 |
| марганец | не более 0,02 |
| кремний | не более 0,05 |
| медь | не более 0,02 |
| цинк | не более 0,04 |
| титан | не более 0,02 |
| хром | не более 0,02 |
| при их суммарном содержании | не более 0,15 |
| прочие элементы в сумме | не более 0,10 |
| при содержании каждого | не более 0,02 |
| алюминий | остальное |
при соблюдении соотношения между содержанием скандия и суммарным содержанием циркония и гафния от 1,5 до 2,5.
Предлагаемый сплав отличается от известного тем, что он дополнительно содержит гафний и компоненты взяты в следующем соотношении, мас. %:
| скандий | 0,15-0,28 |
| цирконий | 0,05-0,13 |
| железо | 0,07-0,12 |
| гафний | 0,02-0,05 |
неизбежные примеси, в том числе:
| магний | не более 0,02 |
| марганец | не более 0,02 |
| кремний | не более 0,05 |
| медь | не более 0,02 |
| цинк | не более 0,04 |
| титан | не более 0,02 |
| хром | не более 0,02 |
| при их суммарном содержании | не более 0,15 |
| алюминий | остальное, |
при соблюдении соотношения между содержанием скандия и суммарным содержанием циркония и гафния от 1,5 до 2,5.
Отличием предлагаемого сплава от известного является также то, что он содержит больше железа и меньше неизбежных примесей магния, меди, цинка и титана, а также то, что для него вместо соотношения между содержанием циркония и скандия введено соотношение между содержанием скандия и суммарным содержанием циркония и гафния.
Технический результат достигается за счет того что повышается предел прочности сплава, что позволяет снизить массу токопроводящих, а в случае использования сплава в конструкции теплообменных устройств и теплопроводящих элементов конструкции, повышая тем самым характеристики весовой отдачи конструкции в целом.
При предлагаемом содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве во время неизбежных технологических нагревов образуются дисперсные (нанометрических размеров) частицы фазы Al3 (Sc, Zr, Hf), являющиеся продуктами распада пересыщенного твердого раствора скандия, циркония и гафния в алюминии, образующегося при кристаллизации слитка заготовительного литья, оказывающие сильное упрочняющее действие как непосредственно, так и за счет формирования в деформированном полуфабрикате устойчивой нерекристаллизованной (полигонизованной) структуры. Распад пересыщенного твердого раствора скандия, циркония и гафния в металле слитка происходит при его гомогенизации и при нагреве под горячую деформацию, а также при отжиге деформированного полуфабриката. Продукты распада -дисперсные частицы фазы Al3 (Sc, Zr, Hf), также повышают теплопрочность сплава. Дополнительное упрочнение достигается за счет образующихся в процессе кристаллизации частиц фазы, содержащей железо.
Соотношение компонентов в предлагаемом сплаве позволяет получить высокий уровень прочности отожженного полуфабриката.
Высокая электропроводность и высокая теплопроводность предлагаемого сплава достигаются за счет того, что после практически полного выведения из твердого алюминиевого раствора скандия, циркония и гафния матрица предлагаемого сплава представляет собой почти чистый алюминий и соответственно электропроводность и теплопроводность сплава достигают таких же высоких значений, как и у чистого алюминия. Повышению электропроводности и теплопроводности сплава способствует также ограничение содержания в нем примесей магния, марганца, кремния, меди, цинка, титана и хрома и их суммы. Предлагаемое соотношение между содержанием скандия и суммарным содержанием циркония и гафния является оптимальным с точки зрения усвоения этих элементов при приготовлении предлагаемого сплава.
Пример
Полученный сплав из шихты, состоящей из алюминия высокой чистоты марки А99, магния марки Mr95, двойных лигатур алюминий-скандий, алюминий-цирконий, алюминий-железо и алюминий-гафний. Сплав готовили в электрической печи сопротивления и методом полунепрерывного литья, отливали круглые слитки диаметром 370 мм. Химический состав сплава приведен в таблице 1.
Слитки гомогенизировали, после чего резали на заготовки длинной 600 мм, которые затем обтачивали до диаметра 345 мм. Обточенные заготовки прессовали на горизонтальном гидравлическом прессе с максимальным усилием 5000 тс при температуре 390°С на пруток диаметром 110 мм. Пруток подвергали отжигу при температуре 390°С с выдержкой при этой температуре 1 час. Определяли предел прочности σ, удельную электрическую проводимость ϒ и теплопроводимость λ, отожженных прессованных прутков. Также определяли предел прочности, удельную электрическую проводимость и теплопроводность изготовленных тем же способом прутков из сплава - прототипа среднего химического состава. Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Таким образом предлагаемый сплав имеет на 10% более высокий предел прочности, что позволит на 5-10% снизить массу токопроводящих и теплопроводящих элементов конструкции и соответственно повысить характеристики весовой отдачи конструкции в целом, что принципиально важно для авиакосмической техники, судостроения, криогенного машиностроения и других отраслей промышленности.
Из предлагаемого сплава могут быть изготовлены все виды деформированных полуфабрикатов - прессованные прутки и профили, листы, плиты, трубы, поковки, штамповки, проволока, предназначенная для изготовления электропроводов, а также для применения в сварочном и аддитивном производствах. Химический состав предлагаемого сплава обеспечивает его высокую коррозионную стойкость, хорошую свариваемость и высокую технологичность в металлургическом производстве. Отсутствие необходимости в упрочняющей термической обработке - закалке и старении обеспечивает высокую технологичность предлагаемого сплава в машиностроительном производстве. Конструкции, в том числе сварные, изготовленные из предлагаемого сплава, будут иметь высокую надежность и длительный срок службы.
Claims (5)
- Деформируемый сплав на основе алюминия, содержащий скандий, цирконий, железо и неизбежные примеси, основными из которых являются магний, марганец, кремний, медь, цинк, титан и хром, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гафний и неизбежные примеси при следующем соотношении компонентов, мас. %:
-
скандий 0,15-0,28 цирконий 0,05-0,13 железо 0,07-0,12 гафний 0,02-0,05, - неизбежные примеси, в том числе:
-
магний не более 0,02 марганец не более 0,02 кремний не более 0,05 медь не более 0,02 цинк не более 0,04 титан не более 0,02 хром не более 0,02 при их суммарном содержании не более 0,15 алюминий остальное, - при соблюдении соотношения между содержанием скандия и суммарным содержанием циркония и гафния от 1,5 до 2,5.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2793664C1 true RU2793664C1 (ru) | 2023-04-04 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19981425B4 (de) * | 1998-07-29 | 2008-04-03 | Miba Gleitlager Ag | Gleitlager mit einer Zwischenschicht, insbesondere Bindungsschicht, aus einer Legierung auf Aluminiumbasis |
| RU2458151C1 (ru) * | 2010-12-09 | 2012-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Алюминиевый сплав |
| WO2017077137A9 (en) * | 2015-11-06 | 2018-02-08 | Innomaq 21, S.L. | Method for the economic manufacturing of metallic parts |
| RU2754792C1 (ru) * | 2016-03-28 | 2021-09-07 | Российская Федерация | Деформируемый сплав на основе алюминия |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19981425B4 (de) * | 1998-07-29 | 2008-04-03 | Miba Gleitlager Ag | Gleitlager mit einer Zwischenschicht, insbesondere Bindungsschicht, aus einer Legierung auf Aluminiumbasis |
| RU2458151C1 (ru) * | 2010-12-09 | 2012-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Алюминиевый сплав |
| WO2017077137A9 (en) * | 2015-11-06 | 2018-02-08 | Innomaq 21, S.L. | Method for the economic manufacturing of metallic parts |
| RU2754792C1 (ru) * | 2016-03-28 | 2021-09-07 | Российская Федерация | Деформируемый сплав на основе алюминия |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106350716A (zh) | 一种高强度外观件铝合金材料及其制备方法 | |
| JP2022137762A (ja) | アルミニウム合金鍛造材の製造方法 | |
| JP6594663B2 (ja) | 耐熱性マグネシウム鋳造合金とその製造方法 | |
| JP6126235B2 (ja) | 耐熱性アルミニウムベース合金を変形させてなる半製品およびその製造方法 | |
| JP5330590B1 (ja) | バスバー用アルミニウム合金板およびその製造方法 | |
| JP2017179569A (ja) | 電子材料用銅合金 | |
| JP7422539B2 (ja) | 熱伝導性、導電性ならびに強度に優れたアルミニウム合金圧延材およびその製造方法 | |
| US20180274073A1 (en) | High-strength alloy based on aluminium and method for producing articles therefrom | |
| JP3909543B2 (ja) | 軸圧壊特性に優れるアルミニウム合金押出材 | |
| RU2793664C1 (ru) | Деформируемый сплав на основе алюминия | |
| JPH01152237A (ja) | エンジン部材用アルミニウム合金材 | |
| WO2021242772A1 (en) | New aluminum alloys having bismuth and/or tin | |
| RU2556179C2 (ru) | Термостойкий электропроводный сплав на основе алюминия (варианты) и способ получения деформированного полуфабриката из сплава на основе алюминия | |
| RU2639903C2 (ru) | Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия | |
| RU2669957C1 (ru) | Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплавов на основе алюминия | |
| RU2441090C2 (ru) | Проводниковый термостойкий сплав на основе алюминия | |
| RU2573463C1 (ru) | Теплопрочный электропроводный сплав на основе алюминия | |
| JP7705744B2 (ja) | アルミニウム合金、アルミニウム合金熱間加工材及びその製造方法 | |
| RU2659546C1 (ru) | Термостойкий сплав на основе алюминия | |
| CN112430765B (zh) | 一种高导耐热抗蠕变的铝合金导体材料及制备方法和应用 | |
| RU2755836C1 (ru) | Деформируемый сплав на основе алюминия | |
| RU2754792C1 (ru) | Деформируемый сплав на основе алюминия | |
| US20030029532A1 (en) | Nickel containing high copper alloy | |
| RU2599590C1 (ru) | Конструкционный деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия | |
| RU2816585C1 (ru) | Проводниковый материал на основе алюминия и изделие из него |